(57)【要約】【課題】燃料電池発電システムの停止させる時に、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および酸化劣化を防止することができる燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法を提供することにある。【解決手段】システム停止後、蒸気により燃料改質装置３内をパージし、燃料改質装置３の入口遮断弁１と出口遮断弁５とを閉じて、燃料改質装置３内を蒸気雰囲気とし、燃料改質装置３内に空気が混入しないようにする。燃料改質装置３内の温度をある一定値以上に保つため、一酸化炭素除去器３ｃに設けた温度検出器１９により、一定値以下の温度を検出した場合、バーナ燃焼室３ｄに原燃料と空気を導入することで原燃料を燃焼させる。同時に、バーナ燃焼室３ｄから排出される燃焼排ガス１５の熱を、遮断弁６を介して循環させ、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内を加熱する。【選択図】図１
2010108770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を燃料ガスに改質する燃料改質装置と、改質された燃料を燃料極に受けるとともに、空気を酸化剤極に受けて、前記燃料中の水素と前記空気中の酸素との間で、電気化学反応を発生させ直流起電力が発生する燃料電池本体と、を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料改質装置は、原燃料と酸化剤とを供給することで原燃料を燃焼させるバーナ燃焼室を備え、
前記燃料改質装置の周囲には、前記バーナ燃焼室から排出される燃焼排ガスを、前記燃料改質装置周囲へ送り、燃料電池発電システム停止中に前記燃料改質装置内部を加温する燃焼排ガス流路が設けられたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、
前記燃料改質装置には、燃料改質装置の内部温度を検出する温度検出器が設けられ、
この温度検出器が燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以下であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に原燃料と酸化剤ガスが供給され、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記温度検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以上であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項２記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、
前記燃料改質装置は、燃料改質装置の内部圧力を検出する圧力検出器を備え、
この圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以下であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に、原燃料と酸化剤ガスが供給され、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以上であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項４記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記バーナ燃焼室への原燃料と酸化剤ガスの供給を、前記燃料電池発電システムの停止とともになされる蒸気による前記燃料改質装置内のパージ後に行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
前記制御部は、さらに、前記燃料改質装置への原燃料の供給流路に設けられた入口側ガス流路開閉手段と、前記燃料改質装置から前記燃料極へ改質された燃料を供給する供給流路に設けられた出口側ガス流路開閉手段の開閉を制御するものであり、
前記制御部は、前記燃料改質装置のパージ後に、前記２つのガス流路開閉手段を閉じることを特徴とする請求項６記載の燃料電池発電システム。
【請求項８】
原燃料を燃料ガスに改質する燃料改質装置と、改質された燃料を燃料極に受けるとともに、空気を酸化剤極に受けて、前記燃料中の水素と前記空気中の酸素との間で、電気化学反応を発生させ直流起電力が発生する燃料電池本体と、を備え、前記燃料改質装置には、原燃料と酸化剤とを供給することで原燃料を燃焼させるバーナ燃焼室と、前記燃料改質装置の周囲に前記バーナ燃焼室から排出される燃焼排ガスを前記燃料改質装置周囲へ送り、燃料電池発電システム停止中に前記燃料改質装置内部を加温する燃焼排ガス流路とが設けられ、前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
前記制御部は、前記バーナ燃焼室への原燃料と酸化剤ガスの供給を、前記燃料電池発電システムの停止とともになされる蒸気による前記燃料改質装置内のパージ後に行うことを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項９】
前記燃料改質装置には、燃料改質装置の内部温度を検出する温度検出器が設けられ、
この温度検出器が燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以下であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に原燃料と酸化剤ガスを供給し、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項８記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項１０】
前記温度検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以上であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項９記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項１１】
前記燃料改質装置は、燃料改質装置の内部圧力を検出する圧力検出器を備え、
この圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以下であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に、原燃料と酸化剤ガスを供給し、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることを特徴とする請求項８記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項１２】
前記圧力検出器が、燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部圧力が一定圧力以上であることを検知した場合に、前記制御部は、前記バーナ燃焼室に供給される原燃料の供給を停止することを特徴とする請求項１１記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項１３】
前記制御部は、さらに、前記燃料改質装置への原燃料の供給流路に設けられた入口側ガス流路開閉手段と、前記燃料改質装置から前記燃料極へ改質された燃料を供給する供給流路に設けられた出口側ガス流路開閉手段の開閉を制御するものであり、
前記制御部は、前記燃料改質装置のパージ後に、前記２つのガス流路開閉手段を閉じることを特徴とする請求項１２記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法に係り、特に、燃料改質装置を構成する触媒が酸化劣化するのを防止することができ、燃料電池発電システムの長寿命化と信頼性向上を図る技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムは、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて直接電気を取り出すものであり、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができると同時に、静かで排ガス中の有害成分が非常に少ないという環境性に優れた特徴を有するシステムである。最近では小型の固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の開発が活発化し、家庭用燃料電池発電システムの普及も間近な状況となっている。この家庭用又は小規模事業向けの比較的小型の燃料電池発電システムは、電力と発電に伴う排熱を供給する熱電併給、いわゆるコージェネレーション装置として使用される。
【０００３】
このような燃料電池発電システム、特に家庭でのコージェネレーション発電を目的とした燃料電池発電システムを運転するにあたっては、省エネ性を考慮し、家庭の電気需要、熱需要に応じて、燃料電池発電システムを起動、停止させる必要がある。この燃料電池発電システムの起動、停止の際には、安全性の確保と燃料改質装置の劣化を防止するために、系統内に残っている可燃性ガスや水蒸気を確実に除去（パージ）する必要があった。
【０００４】
従来より、燃料改質装置のパージする方法としては、水蒸気を用いてパージする手法が取られている。この水蒸気を用いたパージでは、パージ後、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮によって劣化することを防止する必要があり、そのための手法として、次のような技術が提案されている。すなわち、水蒸気によるパージ後、窒素などの不活性ガスや、燃料電池発電システムの燃料として使用する都市ガスやＬＰガスを用いて、水蒸気を追い出し、その後、燃料改質装置を締め切りにする。このように燃料改質装置を締め切りにした場合、燃料改質装置内が温度低下によって負圧になり、空気が混入する可能性があるため、都市ガスやＬＰガスを保圧ガスとして使用する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、最近では、燃料電池発電システムの燃料として、運搬や貯蔵に適した灯油等の液体燃料の適用が検討されている。液体燃料を燃料とした燃料電池発電システムにおいては、パージ用のガスを用意していない。そこで、このような燃料電池発電システムにおいては、水蒸気パージ後、燃料改質装置の温度を高く維持することで、パージ用のガスを用いずに、触媒の水凝縮による劣化を防ぐ技術が提案されている。具体的には、燃料電池発電システム停止中に燃料改質装置に設けたヒータを投入することによって、燃料改質装置を構成する触媒の水凝縮を防止する方法である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３５６３０５号公報
【特許文献２】特開２００５−２１６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の技術では、燃料電池発電システム停止時に電気ヒータを投入することによって、燃料改質装置を構成する触媒を常に露点以上に保ち、触媒の水凝縮を防止しているため、燃料電池発電システムの省エネルギー性能が全体として低下するといった課題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、燃料電池発電システムを停止させる際に、都市ガスやＬＰガスやヒータを用いずに、燃料改質装置を構成する触媒が酸化劣化を防止することができ、燃料電池発電システムの長寿命化と信頼性向上を図ることのできる燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような従来の課題を解決するため、本発明は、原燃料を燃料ガスに改質する燃料改質装置と、改質された燃料を燃料極に受けるとともに、空気を酸化剤極に受けて、前記燃料中の水素と前記空気中の酸素との間で、電気化学反応を発生させ直流起電力が発生する燃料電池本体と、を備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料改質装置は、原燃料と酸化剤とを供給することで原燃料を燃焼させるバーナ燃焼室を備え、前記燃料改質装置の周囲には、前記バーナ燃焼室から排出される燃焼排ガスを、前記燃料改質装置周囲へ送り、燃料電池発電システム停止中に前記燃料改質装置内部を加温する燃焼排ガス流路が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記バーナ燃焼室に対する原燃料と酸化剤との供給タイミングを制御する制御部を備え、前記燃料改質装置には、燃料改質装置の内部温度を検出する温度検出器が設けられ、この温度検出器が燃料電池発電システム停止中に、前記燃料改質装置の内部温度が一定温度以下であることを検知した場合に、前記制御部の制御により、前記バーナ燃焼室に原燃料と酸化剤ガスが供給され、このバーナ燃焼室において原燃料を燃焼させることも、その態様として含む。
【００１０】
以上のような本発明によれば、従来の燃料電池発電システムにおいては、水蒸気パージ後、燃料改質装置の温度を高く維持し、水凝縮を防ぐため燃料改質装置に設けられたヒータを投入していたが、本発明では、バーナ燃焼室で、空気と燃料を混合して燃焼させた燃焼排ガスを、燃焼排ガス流路を介して燃料改質装置の周囲へ送って、その燃焼熱を伝え、燃料改質装置の温度を維持する構成とした。
【００１１】
また、燃料改質装置の内部温度を検出する温度検出器を設け、燃料改質装置内の温度が一定値以下となったことが検出された場合に、燃料改質装置を加熱する。これにより、燃料電池発電システムを停止させる際に燃料改質装置内を蒸気を用いてパージした後において、燃料改質装置内の温度を一定値以上に保つことができ、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮による劣化を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような本発明によれば、都市ガスやＬＰガスを用いずに燃料改質装置をパージすると共に、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮すること、および燃料改質装置内部が負圧になり、空気が混入することを確実に防止し、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮による劣化することのない燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１〜図４を参照して具体的に説明する。
【００１４】
［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
本発明の第１の実施形態（以下、本項において「本実施形態」という。）について、図１に示す本実施形態における燃料電池発電システムの全体構成図と、図２に示す本実施形態における燃料電池発電システムの停止中の制御フローチャート図とを用いて説明する。
【００１５】
（１）燃料電池発電システムの一般的構成
図１に示すように本実施形態の燃料電池発電システムは、従来同様、原燃料を改質し、水素リッチガスを精製する燃料改質装置３と、改質された燃料を燃料電池アノード極（燃料極）４ａにおいて受けるとともに、燃料電池カソード極（酸化剤極）４ｂにおいて、大気を受け、燃料極４ａに導入された水素リッチガス中の水素と、酸化剤極４ｂに導入された空気中の酸素との間で電気化学反応を発生させて直流起電力が発生する燃料電池本体４とを備える。
【００１６】
燃料改質装置３は、主に改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂ、一酸化炭素除去器３ｃ及びバーナ燃焼室３ｄからなる。改質器３ａは、上述の通り、原燃料が燃料改質装置３への原燃料の供給流路に設けられた入口遮断弁１（入口側ガス流路開閉手段）を介して投入され、投入された原燃料を改質して水素リッチガスを生成するものである。
【００１７】
一酸化炭素変成器３ｂは、改質器３ａ出口の水素リッチガスには、多量の一酸化炭素が含まれていることから、シフト反応により、一酸化炭素を水素と二酸化炭素に変成し、さらに水素濃度を高めるものである。一酸化炭素除去器３ｃは、一酸化炭素選択酸化反応によって残存した一酸化炭素を、１０ｐｐｍ以下にまで低減させるものである。
【００１８】
バーナ燃焼室３ｄは、バーナ空気供給ブロワ７により供給される空気（酸化剤）と、バーナ燃料供給装置２によって行われる燃料とに、燃料極４ａから排出されるアノード出口ガスを混合して燃焼させるものである。なお、このバーナ燃焼室３ｄへの酸化剤と燃料との供給タイミングは、図示しない制御部により制御して行われる。
【００１９】
ここで、代表的な改質方式である水蒸気改質では、原燃料に水蒸気を混合し、５００〜７００℃にまで加熱された触媒層を通過することにより、水素を主成分として水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素を含む水素リッチガスを生成する。この水蒸気改質反応は、吸熱反応であるから、温度と反応を維持するために外部から加熱する必要がある。
【００２０】
そこで、本実施形態においては、制御部の制御により、バーナ燃焼室３ｄに酸化剤と燃料とが供給され、このバーナ燃焼室３ｄにおいて、酸化剤と燃料及びアノード出口ガスを混合して放電点火手段（図示せず）により放電点火して燃焼させる。その燃焼熱を改質器３ａに伝えて改質を維持する構成としている。
【００２１】
燃料電池本体４には、燃料改質装置３から導出された水素リッチガスが、燃料改質装置３から燃料極４ａへ改質された燃料を供給する供給流路に設けられた出口遮断弁５（出口側ガス流路開閉手段）を介して導入され、燃料極４ａに導入された水素リッチガス中の水素と、酸化剤極４ｂに導入された空気中の酸素との間で、電気化学反応が発生し直流起電力が発生する。
【００２２】
このとき、燃料極４ａでは、水素リッチガス中の水素を通常５割から８割程度消費するため、アノード出口ガス中にはいまだ水素などの可燃ガスが含まれている。燃料極４ａから排出されたアノード出口ガスは、遮断弁６を介して、再度、前記バーナ燃焼室３ｄに送られ、空気や補助の燃料と混合されて改質器３ａの加熱に使用されるように構成されている。
【００２３】
なお、その他の空気供給ブロワ７、空気フィルタ８、空気供給ブロワ９、凝縮器１０、貯湯槽１１、排熱回収水ポンプ１２、電池冷却水熱交換器１３及び排熱回収水ライン１４の構成については、従来同様であるので説明を省略する。
【００２４】
（２）本実施形態の特徴的構成
燃料電池発電システムを停止させる際に、燃料改質装置３内を蒸気を用いてパージした後、そのままにすると、燃料改質装置３内の温度が低下し、蒸気が凝縮した場合は、燃料改質装置３を構成する触媒が凝縮水によって劣化する。このため、燃料改質装置３内の温度をある一定値以上に保つ必要がある。
【００２５】
そこで、本実施形態では、上述のようにしてバーナ燃焼室３ｄにおいて酸化剤と燃料とを混合して、放電点火手段（図示せず）により放電点火して燃焼された燃焼排ガス１５を、燃焼排ガス流路１６を介して改質器３ａ方向に送り、その燃焼熱により燃料改質装置３内の温度が、ある一定値以上に保たれる構成となっている。
【００２６】
より具体的には、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃの周囲には、板によって仕切られた燃焼排ガス流路１６が設けられている。この燃焼排ガス流路１６は、バーナ燃焼室３ｄから排出される燃焼排ガス１５を、バーナ燃焼室３ｄから、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃの周囲に流し、燃焼排ガス１５の熱により、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃを加温するものである。なお、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃのそれぞれに、これらの各構成要素の温度を測定する温度検出器１７，１８及び１９が設けられている。
【００２７】
［１−２．作用］
以上のような本実施形態の燃料電池発電システムの作用について図２のフローチャートを用いて説明する。まず、本実施形態の燃料電池発電システムにおいて、システムを停止すると、これを開始条件として処理を開始する（ＳＴＡＲＴ）。まず、燃料電池発電システムを安全に停止させるために蒸気を用いて可燃性ガスをパージする（Ｓ２０１）。
【００２８】
蒸気により燃料改質装置３内をパージした後は、燃料改質装置３の入口遮断弁１と出口遮断弁５とを閉じて、燃料改質装置３内を蒸気雰囲気とし、燃料改質装置３内に空気が混入しないようにする（Ｓ２０２）。
【００２９】
このとき、燃料改質装置３内の温度が低下し、蒸気が凝縮した場合は、燃料改質装置３を構成する触媒が凝縮水によって劣化するため、燃料改質装置３内の温度をある一定値以上に保つ必要がある。
【００３０】
そこで、図２のフローチャートに示すとおり、例えば、一酸化炭素除去器３ｃに設けた温度検出器１９により、一定値以下の温度（Ｔａ）を検出した場合に（Ｓ２０３のＹＥＳ）、バーナ空気供給ブロワ７およびバーナ燃料供給装置２を動作させ、バーナ燃焼室３ｄに原燃料と空気を導入し、放電点火手段により放電点火して原燃料を燃焼させる（Ｓ２０４）。
【００３１】
そして、バーナ燃焼室３ｄから排出される燃焼排ガス１５が燃焼排ガス流路１６を流通され、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内を加熱する。これにより、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内の温度を一定値以上に保つ（Ｓ２０５）。また、一酸化炭素除去器３ｃにおける温度検出器１９がある一定値以上の温度（Ｔｂ）を検出した場合に（Ｓ２０５のＹＥＳ）、バーナ燃料供給装置２を停止する（Ｓ２０６）。このようなＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を、プラントが起動するまで繰り返し（Ｓ２０７）、プラントが起動した場合には（Ｓ２０７のＹＥＳ）、処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００３２】
なお、上述のとおり、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃのそれぞれに、これらの各構成要素の温度を測定する温度検出器１７，１８及び１９が設けられているが、上記のＳ２０３及びＳ２０５において、温度を検出するのは、温度検出器１７，１８及び１９のいずれでも構わないが、一酸化炭素除去器３ｃにおける温度検出器１９が最も低温となることから、この温度検出器１９の検出値を基準値として、処理を行うことが好ましい。
【００３３】
［１−３．効果］
以上のような本実施の形態によれば、従来の燃料電池発電システムにおいては、水蒸気パージ後、燃料改質装置３の温度を高く維持し、触媒の水凝縮による劣化を防ぐため燃料改質装置３に設けられたヒータを投入していたが、本実施形態では、バーナ燃焼室３ｄで、空気と燃料とを混合して燃焼させた燃焼排ガス１５を、燃焼排ガス流路１６を介して改質器３ａ方向に送って、その燃焼熱を伝え、その燃焼熱により燃料改質装置３内の温度が、ある一定値以上に保たれるようにした。
【００３４】
この構成を用いて、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃに設けた温度検出器により、燃料改質装置３内の温度が一定値以下となったことが検出された場合に、バーナ空気供給ブロワおよびバーナ燃料供給装置を動作させるとともに、バーナ燃焼室３ｄから排出される燃焼排ガス１５の熱を、遮断弁６を介して循環させ、改質器、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内を加熱する。
【００３５】
これにより、燃料電池発電システムを停止させる際に、燃料改質装置３内を、蒸気を用いてパージした後において、改質器、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内の温度を一定値以上に保つことができ、燃料電池発電システム停止時に、電気ヒータを用いずに燃料改質装置３を構成する触媒が空気酸化および水凝縮によって劣化するのを防止することが可能となる。
【００３６】
さらに、燃料改質装置３を封じ切りにした場合でも、燃料改質装置３内の温度低下をある一定値以下に抑えることができるため、燃料改質装置３が負圧となって燃料改質装置３内に空気が混入するのを防止することが可能となる。これにより、燃料改質装置３を構成する触媒が酸化劣化することがなくなり、燃料改質装置３の長寿命化、強いては燃料電池発電システムの長寿命化と信頼性向上を達成することができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態における燃料電池発電システムによれば、燃料電池発電システムを停止させる際に、燃料改質装置をパージするに当たって都市ガスやＬＰガスを用いずに、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮による劣化を防止することができる。また、燃料電池発電システムの停止時に、燃料改質装置内部が負圧になり、空気が混入することを確実に防止して、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮による劣化を防止することができる。これにより、燃料電池発電システムの長寿命化と信頼性向上を図ることが可能となる。
【００３８】
［２．第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態（以下、本項において「本実施形態」という。）について、図１に示す本発明の実施形態における燃料電池発電システムの全体構成図、図３に示す本実施形態における燃料電池発電システムの停止中の制御フローチャート図、および図４に示す本実施形態における燃料電池発電システムの停止中の改質装置温度と圧力の変化図を用いて説明する。
【００３９】
本実施形態では、図１の全体構成図に示すとおり、燃料改質装置３の入口遮断弁１と燃料改質装置３との間に設けられた燃料改質装置３に設けた圧力検出器２０を用い、燃料改質装置３内の圧力を検知するようになっている。なお、圧力検出器２０を設ける箇所は、例示であり、図１に示すほか、燃料改質装置３内、特に、一酸化炭素除去器３ｃ内に圧力検知器を直接設け、燃料改質装置３内の圧力を測定する構成としてもよい。
【００４０】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態に係る燃料電池発電システムの作用について説明する。まず、本実施形態の燃料電池発電システムにおいて、システム停止すると、これを開始条件として処理を開始する（ＳＴＡＲＴ）。まず、燃料電池発電システムを安全に停止させるために蒸気を用いて可燃性ガスをパージする（Ｓ３０１）。
【００４１】
蒸気により燃料改質装置３内をパージした後は、燃料改質装置３の入口遮断弁１と出口遮断弁５とを閉じて、燃料改質装置３内を蒸気雰囲気とし、燃料改質装置３内に空気が混入しないようにする（Ｓ３０２）。
【００４２】
このとき、燃料改質装置３内の温度が低下すると、燃料改質装置３が負圧となり、負圧度が燃料改質装置３の入口遮断弁１および燃料改質装置３の出口遮断弁５の使用圧力範囲以上となると、燃料改質装置３内に空気混入する可能性がある。
【００４３】
そこで、図４の温度圧力変化図に示すように、燃料改質装置３に設けた圧力検出器２０が一定値以下の圧力（Ｐｂ）を検出した場合に（Ｓ３０３のＹＥＳ）、バーナ空気供給ブロワ７およびバーナ燃料供給装置２を動作させ、バーナ燃焼室３ｄに原燃料と空気を導入して放電点火手段により放電点火する（Ｓ３０４）。
【００４４】
これにより、バーナ燃焼室３ｄにおいて、原燃料を燃焼させ、燃焼排ガス１５の熱によって、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内の圧力を一定値以上に保つ（Ｓ３０５）。
【００４５】
そして、燃料改質装置３に設けた圧力検出器２０がある一定値以上の圧力（Ｐａ）を検出した場合に（Ｓ３０５のＹＥＳ）、バーナ燃料供給装置２を停止する。このようなＳ３０３〜Ｓ３０６の処理を、プラントが起動するまで繰り返し（Ｓ３０７）、プラントが起動した場合には（Ｓ３０７のＹＥＳ）、処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４６】
以上のような本実施形態では、第１の実施形態と同様に、一酸化炭素除去器３ｃに設けた温度検出器１９により、一定値以下の圧力（Ｐａ）を検出した場合に、バーナ空気供給ブロワ７およびバーナ燃料供給装置２を動作させ、バーナ燃焼室３ｄから排出される燃焼排ガス１５が燃焼排ガス流路１６を流通され、改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内を加熱する。
【００４７】
このように、燃料改質装置３内、すなわち改質器３ａ、一酸化炭素変成器３ｂおよび一酸化炭素除去器３ｃ内の温度を一定値以上に保つことにより、燃料電池発電システム停止時に、燃料改質装置を構成する触媒が空気酸化および水凝縮によって劣化するのを防止することが可能となり、システム全体としての省エネルギー性に優れる。
【００４８】
また、燃料改質装置の圧力が低下し、燃料改質装置内に空気が混入することを確実に防止することが可能となり、燃料改質装置を構成する触媒が酸化劣化することがなくなり、燃料改質装置の更なる長寿命化、強いては燃料電池発電システムの長寿命化と信頼性向上を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態における燃料電池発電システムの全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態における燃料電池発電システムの停止中の制御フローチャート図。
【図３】本発明の第２の実施形態における燃料電池発電システムの停止中の制御フローチャート図。
【図４】本発明の第２の実施形態における燃料電池発電システムの停止中の改質装置温度と圧力の変化図。
【符号の説明】
【００５０】
１…入口遮断弁
２…バーナ燃料供給装置
３…燃料改質装置
３ａ…改質器
３ｂ…一酸化炭素変成器
３ｃ…一酸化炭素除去器
３ｄ…バーナ燃焼室
４…燃料電池本体
４ａ…燃料極（アノード極）
４ｂ…酸化剤極（カソード極）
５…出口遮断弁
６…遮断弁
７…空気供給ブロワ
８…空気フィルタ
９…空気供給ブロワ
１０…凝縮器
１１…貯湯槽
１２…排熱回収水ポンプ
１３…電池冷却水熱交換器
１４…排熱回収水ライン
１５…燃焼排ガス
１６…燃焼排ガス流路
１７，１８，１９…温度検出器
２０…圧力検出器
【図１】
2010108770.tif 000003
【図２】
2010108770.tif 000004
【図３】
2010108770.tif 000005
【図４】
2010108770.tif 000006